CN1050016C - 可同步与不同步切换选择的电源供应装置 - Google Patents

Abstract

一种可同步与不同步切换选择的电源供应装置，可通过由简单的信号控制切换选择同步与不同步的操作方式，该装置包括，一直流电源；一切换单元；一电源变压器；一电源控制单元；一频率调整单元；一同步选择单元，其中，当同步选择单元接收到一同步选择信号时，执行微分动作，以将第二脉冲信号微分并输出至频率调整单元，使第一脉冲与第二脉冲信号同步，当未接收同步选择信号时不进行微分，第一脉冲频率由频率调整单元决定，可适用于多媒体电脑电视。

Description

可同步与不同步切换选择的电源供应装置

本发明有关于一种电源供应装置，特别有关于一种可同步与不同步切换选择的电源供应装置，可通过由简单的信号控制切换选择同步与不同步的操作方法，而可适用于多媒体电脑电视(即同一机种同时有监视器屏幕与电视屏幕的功能)。

目前使用于屏幕上的电源供应器，依照电源供应器的切换频率与屏幕的水平频率是否相同，而可分为同步与不同步两种。一般而言，在同步的情形下，屏幕的画面较不易受电源供应器杂讯的干扰，可使画面较佳。

图1系概要显示一般所使用电源供应器的线路图，其具有同步电路以使电源供应器的切换频率与屏幕的水平频率同步，为了简便起见，稳压回授电路则省略不予以图示。

如图1所示，一整流器，例如是桥式整流器12，将交流输入电压予以转换成为直流电压；一整流电容器14用以降低直流电压的涟波(ripple)电压。电源控制单元40，例如是IC编号3842的脉宽调制控制器，动作时将输出一第一脉冲信号p1给一控制晶体管(例如是NMOS晶体管)Q的栅极，用以使得控制晶体管Q进行快速的切换动作(on/off)。变压器30至少包含第一绕组31(或称主要绕组)、及第二绕组32，其中第一绕组31耦接至NMOS晶体管Q的漏极，通过由上述控制晶体管Q的动作，第二绕组32将感应得到一高频脉冲电压。第二绕组32所感应的脉冲电压经一输出二极管D_out整流、及一输出电容器C_out降低涟波后用以作为电源供应器的输出。

调整电容器C_t及调整电阻器R_t串接后，其连接节点耦接于电源控制单元40的可调频率输入端，在此为IC控制器3842的第4脚位输入，而调整电阻器R_t的一端耦接至IC控制器3842的第8脚位输入(参考电源输出端)。通过由改变电容器C_t及电阻器R_t之值以达到改变上述第一脉冲信号p1的频率，亦即电源供应器的切换频率。一第三电阻器66、一微分电容器63、第一电阻器62、及一二极管61依序串接起来，其中微分电容器63与第三电阻器66的连接节点耦接至电容器C_t的另一端。一第二电阻器64其一端耦接于微分电容器63与第一电阻器62的连接节点，而另一端则耦接于一次侧接地参考点(primary ground)gnd1，上述第三电阻器66的另一端亦耦接至gnd1。

当屏幕水平控制IC送出同步信号(第二脉冲信号p2)后，传送至二极管的阳极，利用电阻64和微分电容器63微分后，经电容器C_t而输入IC控制器3842的第4脚位输入，即可以使上述第一脉冲信号p1与上述第二脉冲信号p2达到同步(亦即电源供应器的切换频率与屏幕的水平扫描频率相同)的目的。

一般在电源供应器的制造上，变压器是一不可或缺的元件。而变压器的体积大小则与其工作频率也就是电源供应器的切换频率，有一定的关系，亦即工作频率越高，则变压器所须的体积越小。另外，若工作频率小于20KHz以下的话，此范围的频率位于人类的音频范围内，所以很容易听到由变压器所发出的异常声音。再者，电源供应器工作于较低频率时，其所须的滤波电容器的电容值及其元件体积都将变大。因此，一般在制作电源供应器时，大都把工作频率定在20KHz以上，以克服上述的问题。

目前，做为监视器的屏幕为符合较高的解析度要求，其水平扫描频率(例如31KHz)，一般而言较做为电视屏幕者的频率(例如15KHz)为高。当使用于监视器屏幕的场合时，一般使用上述的同步电源供应器，可避免电源的杂讯干扰，而得到较佳的画面。然而，在做为电视屏幕的电源供应器时，图1所示的电源供应器其工作频率将会被同步成15KHz的低频。如此一来，上述电源供应器于低频工作时，则必须使用较大体积的变压器，以及较大电容值与体积的电容器元件。所以，电视屏幕一般使用不同步的电源供应器，而监视器屏幕则使用同步的电源供应器。

有鉴于此，本发明的一目的为提供一种可同步与不同步选择切换的电源供应装置，其可通过由一控制信号来切换选择电源供应器的同步与不同步，而可适用于多媒体电脑电视(即同一机种同时具有监视器与电视功能的屏幕)的使用。其可依其实际应用的情形，当作为监视器时电源供应器选择同步的操作方式，在作为电视屏幕时则选不同步的操作方式。

请参照图2，为达到上述目的，本发明的一种可同步与不同步选择切换的电源供应装置，其包括：一直流电源；一切换单元，用以接收一第一脉冲信号以执行导通及关闭动作，其导通及关闭动作的频率与上述第一脉冲信号相同。

一电源变压器至少包括一第一绕组、一第二绕组，其中上述直流电源施加于上述第一绕组及上述切换单元上，并通过由上述切换单元的动作使得上述第二绕组产生一输出电源。

一电源控制单元，输出上述第一脉冲信号用以控制上述电源变压器的输出电源大小；而一频率调整单元耦接于上述电源控制单元的可调频率输入端。

以及，一同步选择单元，接收来自一水平控制集成电路(未图示)的一第二脉冲信号，以及一同步选择信号，其输出端耦接至上述频率调整单元。

其中当上述同步选择单元接收到上述同步选择信号时，上述同步选择单元执行微分动作而将上述第二脉冲信号微分后，再输出至上述频率调整单元，使得上述第一脉冲信号与上述第二脉冲信号同步，而当上述同步选择单元未接收到上述同步选择信号时，上述同步单元不会执行微分动作，此时上述第一脉冲的频率是由上述频率调整单元所决定。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂、下面特举若干较佳实施例，并配合附图做详细说明。

图1概要显示已知同步电源供应器的线路方框图；

图2显示依据本发明的一种可同步与不同步切换的电源供应装置第一实施例的线路方框图；

图3显示依据本发明的一种可同步与不同步切换的电源供应装置第二实施例的线路方框图；

图4显示应用继电器作为选择开关的同步选择单元的线路图。

实施例一：

图2显示依据本发明的一种可同步与不同步切换的电源供应装置第一实施例的线路方框图。为了简便起见，稳压回授电路则省略不予以图示，其中与已知传统技术相同的零件均以相同的符号标示。

请参照图2，本发明的电源供应装置其包括以下的单元。一直流电源10，一电源控制单元40，动作时将输出一第一脉冲信号p1给一切换单元20，用以使得切换单元20进行快速的切换动作(on/off)。

一变压器30至少包含第一绕组31、及第二绕组32，其中第一绕组31耦接至上述切换单元20，通过由上述切换单元20的动作，第二绕组32将感应得到一脉冲电压。第二绕组32所感应的脉冲电压经一输出二极管D_out整流、及一输出电容器C_out降低涟波后以作为电源供应器的输出。

一频率调整单元50耦接于上述电源控制单元40的频率调整输入端。

一同步选择单元60，接收来自一水平控制集成电路(未图示)的一第二脉冲信号p2，以及一同步选择信号sync，其输出端耦接至上述频率调整单元50。

其中当上述同步选择单元60接收到上述同步选择信号sync时，上述同步选择单元60将执行微分动作而将上述第二脉冲信号p2微分后，再输出至上述频率调整单元50，使得上述第一脉冲信号p1与上述第二脉冲信号p2同步，而当上述同步选择单元未接收到上述同步选择信号sync时，上述同步单元不会执行微分动作，此时上述第一脉冲p1的频率(即电源供应器的切换频率)，则是由上述频率调整单元50所决定。

实施例二：

图3显示依据本发明的一种可同步与不同步切换的电源供应装置第二实施例的线路方框图。为了简便起见，稳压回授电路，与电源控制单元的启动电路则省略不予以图示，其中与第一实施例及已知技术相同的单元均以相同的符号标示。在此实施例中，以IC编号3842的脉宽调制控制器做为电源控制单元40，以NMOS晶体管Q做为切换单元20。

请参照图3所示的装置，其组成如下所示。一桥式整流器12与一整流电容器14将一交流电源转换成为直流电压，以做为一直流电源10。3842控制器(电源控制单元40)动作时将输出一第一脉冲信号p1给NMOS晶体管Q的栅极，用以使得晶体管Q进行快速的切换动作(on/off)。

一变压器30至少包含第一绕组31、及第二绕组32，其中第一绕组31耦接至NMOS晶体管Q的漏极，通过由上述控制晶体管Q的动作，第二绕组32将感应得到一高频脉冲电压。第二绕组32所感应的脉冲电压经一输出二极管D_out整流、及一输出电容器C_out降低涟波后用以作为电源供应器的输出。

一频率调整单元50耦接于3842控制器的第4脚位输入端。在此实施例中，其是由一调整电容器C_t串联一调整电阻器R_t所组成，通过由调整上述调整电容器C_t与调整电阻器R_t的值而决定上述第一脉冲信号的频率(即电源供应器的切换频率)。其中上述C_t与R_t的连接端点耦接于3842控制器的第4脚位输入端，而上述R_t的另一端耦接于3842控制器的第8脚位输出端(参考电源输出端)。

一同步选择单元60，接收来自一水平控制集成电路(未图示)之一第二脉冲信号p2，及由其他控制电路送出的同步选择信号sync，其输出则耦接至上述调整电容器C_t的另一端。

上述同步选择单元60包括：

一二极管61、一第一电阻62、一微分电容器63、及一第三电阻器依序串接起来，其中上述微分电容器63与第三电阻器的连接端点耦接至上述频率调整单元50中的调整电容器C_t，第三电阻器66的另一端耦接至一次侧接地gnd1，上述第二脉冲信号p2是由上述二极管61的阳极输入；以及

一第二电阻64串联一选择开关65，上述第二电阻64的另一端则耦接至上述第一电阻62和微分电容器63的连接节点。

其中，上述选择开关65，其接收上述同步选择信号sync而导通，以提供上述微分电容器63一放电路径，使得上述微分电容器63和第二电阻62能进行微分动作，而将上述第二脉冲信号p2微分。

就此一实施例而言，上述选择开关可为一光耦合隔离器(或是继电器，relay)，用以将一次侧接地gnd1与二次侧接地gnd2加以隔离。以光耦合器为例，当同步选择信号sync为高电压时“H”时，光耦合器中的二极管D导通，使得其晶体管T的c和e端能导通。如此第二电阻器64得以连接至一次侧接地gnd1，微分电容器63才能由第二电阻器64进行放电，而执行将第二脉冲信号p2微分的动作。第二脉冲信号在微分后，经频率调整单元输入3842控制器的第4脚位，而达到使第一脉冲信号p1与第二脉冲信号p2同步的目的。

当同步选择信号sync为低电压“L”时光耦合器中的二极管D无法导通，使得其晶体管T的c和e端不导通，故第二电阻器64处于浮接(floating)的状态。微分电容器63因无放电的路径，故而无法执行将第二脉冲信号p2微分的动作。如此第一脉冲信号p1的频率是由频率调整单元50所决定，故不会与第二脉冲信号p2同步。

由于电源供应器在不同步的使用状态下，第二电阻器64处于浮接(floating)的状态所以第二脉冲信号p2输入端的输入阻抗变大，而容易导入杂讯。为了避免杂讯干扰，第二脉冲信号p2输入端可再并联一滤波电容C_f，以降低杂讯的影响避免误动作。

请参照图4，其显示使用relay做为选择开关65的同步选择单元60的线路图。同理，当同步选择信号sync为高电压时“H”时，relay中的电感器L将流通电流而使开关S导通，如此微分电容器63才能进行微分动作。同步选择信号sync为低电压时“L”时，将无法使relay的开关S导通，如此微分电容器63则无法进行微分动作。

由以上实施例可知，本发明的电源供应装置其可视应用上的需要而选择为是否与屏幕的水平扫描频率同步，故可以使得同一机种的屏幕可随需要在监视器屏幕与电视屏幕两种模式下转换，正符合目前渐成趋势的多媒体电脑电视的所需，且本发明以简单的控制方法和电路而达至上述功能，更可大量节省成本，对于竞争激烈的信息业而言有相当大的助益。

虽然本发明已以两个较佳的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做更动和润饰，因此本发明的保护范围当视本发明权利要求的范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种可同步与不同步选择切换的电源供应装置，可配合屏幕水平控制集成电路的运作而做同步与不同步的切换选择，其包括：

一直流电源；

一切换单元，用以接收一第一脉冲信号，以执行导通及关闭动作，其导通及关闭动作的频率与上述第一脉冲信号相同；

一电源变压器至少包括一第一绕组、一第二绕组，其中上述直流电源施加于上述第一绕组及上述切换单元上，并通过由上述切换单元的动作使得上述第二绕组产生一输出电源；

一电源控制单元，输出上述第一脉冲信号用以控制上述电源变压器的输出电源大小；

一频率调整单元耦接于上述电源控制单元的可调频率输入端；

其特征在于：

一同步选择单元，接收来自上述水平控制集成电路的一第二脉冲信号，及一同步选择信号，其输出端耦接至上述频率调整单元；

其中当上述同步选择单元接收到一同步选择信号时，上述同步选择单元执行微分动作而将上述第二脉冲信号微分输出至上述频率调整单元，使得上述第一脉冲信号与上述第二脉冲信号同步，而当上述同步选择单元未接收到上述同步选择信号时，上述同步单元不会执行微分动作，此时上述第一脉冲的频率是由上述频率调整单元所决定。

2.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，上述同步选择单元包括：

一二极管、一第一电阻、及一微分电容器依序串接起来，其中上述微分电容器的一端耦接至上述频率调整单元，上述第二脉冲信号是由上述二极管的阳极输入；

一第二电阻串连一选择开关，上述第二电阻的另一端则耦接至上述第一电阻、及微分电容器的连接节点；

其中，上述选择开关接收上述同步选择信号而导通，以提供上述微分电容器一放电路径，使得上述电容器和第二电阻能进行微分动作，而将上述第二脉冲信号微分。

3.如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，上述选择开关为一光耦合隔离器。

4.如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，上述选择开关为一继电器。

5.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，上述频率调整单元是由一调整电容器串连一调整电阻器而构成，两者的连接节点耦接至上述电源控制单元的频率控制输入端，上述调整电阻器的另一端耦接至上述频率控制单元的一参考电压输出端，上述同步选择单元的输出则耦接到上述调整电容器的另一端，由变化上述调整电容器及调整电阻器的值而改变上述第一脉冲信号的频率。

6.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，上述电源控制单元为具有上述可调频率输入端的脉宽调制控制装置。

7.如权利要求6所述的电源供应装置，其特征在于，上述脉宽调制控制装置可选自集成电路型号3842、3843、及3844系列中的一种。

8.一种可同步与不同步选择切换的电源供应装置，可配合屏幕水平控制集成电路的运作而做同步与不同步的切换选择，其包括：

一直流电源；

一切换晶体管，用以接收一第一脉冲信号，以执行导通及关闭动作，其导通及关闭动作的频率与上述第一脉冲信号相同；

一电源变压器至少包括一第一绕组、一第二绕组，其中上述直流电源施加于上述第一绕组及上述切换单元上，并通过由上述切换晶体管的动作使得上述第二绕组产生一输出电源；

一电源控制单元为一脉冲调制控制器，其输出上述第一脉冲信号用以控制上述电源变压器的输出电源大小；

一频率调整单元，是由一调整电容器串连一调整电阻器而构成，上述调整电容器与上述调整电阻器的连接节点耦接至上述电源控制单元的频率控制输入端，上述调整电阻器的另一端耦接至上述电源控制单元的参考电源输出端，通过由调整上述调整电容器及调整电阻器的值而改变上述第一脉冲信号的频率；

其特征在于：

一同步选择单元包括：

一二极管、一第一电阻一微分电容器、及一第三电阻器依序串接起来，其中上述微分电容器与上述第三电阻器的连接端点耦接至上述频率调整单元中调整电容器的另一端，上述第三电阻器的另一端则耦接至一接地参考点，上述二极管的阳极接收一来自上述水平控制集成电路的第二脉冲信号；以及

一第二电阻串连一选择开关，上述第二电阻的另一端则耦接至上述第一电阻、及微分电容器的连接节点，上述选择开关接收一同步选择信号而导通，以提供上述电容器一放电路径，使得上述微分电容器和第二电阻能进行微分动作，而将上述第二脉冲信号微分；

其中当上述选择开关接收到上述同步选择信号时，上述第一脉冲信号将会与上述第二脉冲信号同步，而当上述同步选择单元未接收到上述同步选择信号时，上述微分电容器和第二电阻不会执行微分动作，此时上述第一脉冲的频率由上述调整电容器和调整电阻器所决定。

9.如权利要求8所述的电源供应装置，其特征在于，上述选择开关为一光耦合隔离器。

10.如权利要求8所述的电源供应装置，其特征在于，上述选择开关系为一继电器。

11.如权利要求8所述的电源供应装置，其特征在于，上述脉宽调制控制装置可选自集成电路型号3842、3843、及3844系列中的一种。

12.如权利要求8所述的电源供应装置，其特征在于，上述第二脉冲信号的输入端更以再并联一电容器用以降低杂讯的干扰。

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